CN108298936A - 一种自愈合水泥基材料的制备方法 - Google Patents

一种自愈合水泥基材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自愈合水泥基材料的制备方法，属于建筑材料领域。本发明将硅酸钙与铝粉进行碾磨，在碾磨过程中使用氮气进行保护，收集碾磨物，将碾磨物、混合液放入超声震荡器中进行超声震荡，收集震荡物；将白土、表面活性剂及乙醇溶液放入球磨机中，加入钢球球磨，收集球磨物，过滤，收集滤渣；将乙醇溶液、滤渣进行搅拌混合，得搅拌混合物；将搅拌混合物、水、粉煤灰及聚乙烯醇放入容器中加热，冷却至室温，在加入添加剂，混合，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，粉碎，过筛，收集过筛颗粒；将过筛颗粒与水泥放入搅拌机中进行搅拌，收集搅拌物，即得自愈合水泥基材料。

Description

一种自愈合水泥基材料的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种自愈合水泥基材料的制备方法。
背景技术
水泥基复合材料是典型的脆性材料，在使用过程中极易产生裂纹，如果裂纹在早期得到控制或修复，就能避免裂纹扩展、保障建筑的安全与耐久性。对于裂纹的控制，现在常用的办法是加入纤维材料或其他添加剂，提高水泥基复合材料的整体韧性。而在修复方面，可采用微生物法、修复粘合剂、主动自修复系统等技术手段来实现裂纹的修复。
混凝土存在着脆性大、抗拉强度低等难以克服的自身缺陷，在使用过程和周围环境的影响下极易产生裂缝，从而使得腐蚀性介质如硫酸盐、氯盐等非常容易侵入到混凝土内部，对混凝土本身及预埋的钢筋造成破坏，极大程度地缩短了混凝土结构的使用寿命，造成巨大的经济损失和安全隐患。因此，混凝土结构定期的检查、维护与修补是非常有必要的。然而，由于混凝土结构的复杂性以及微小裂缝检测的困难性，修补裂缝变得耗时费力且费用庞大。如果混凝土裂缝能够自愈合，那么就可以省去庞大的维护与修补费用，同时可以大大提高混凝土结构的可持续性，延长基础设施的服役寿命，具有重大的经济效益和社会效益。目前自愈合混凝土材料的自愈合能力有限，只限于宽度为0.1～0.2mm的微裂纹，且自愈合速度慢，无法满足实际工程的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前自愈合混凝土的自愈合能力有限，且自愈合速度慢的问题，本发明提供了一种自愈合水泥基材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种自愈合水泥基材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比1:3～5，将硅酸钙与铝粉进行碾磨，在碾磨过程中使用氮气进行保护，收集碾磨物，将碾磨物、混合液按质量比1:4放入超声震荡器中进行超声震荡，收集震荡物，备用；
（2）将白土、表面活性剂及乙醇溶液按质量比4～6:1:3～5放入球磨机中，在加入白土质量5～6倍的直径为60mm的钢球，以600r/min进行球磨，在球磨过程中球磨机内的温度不大于40℃，收集球磨物，过滤，收集滤渣；
（3）按重量份数计，取80～90份乙醇溶液、45～50份水、30～40份滤渣、22～27份步骤（1）备用的震荡物、18～23份粉煤灰、10～12份聚乙烯醇及7～9份添加剂，首先将乙醇溶液、滤渣进行搅拌混合，得搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水、粉煤灰及聚乙烯醇放入容器中，在95～98℃下加热，冷却至室温，在加入添加剂，混合，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，粉碎，过筛，收集过筛颗粒；
（5）将过筛颗粒与水泥按质量比1:20～30放入搅拌机中进行搅拌，收集搅拌物，即得自愈合水泥基材料。
所述步骤（1）中混合液为将乙醇、松脂按质量比1:2～4在50～55℃下加热，即得混合液。
所述步骤（2）中表面活性剂为聚氧乙烯烷醇酰胺、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。
所述添加剂为糠醛。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明加入硅酸钙及铝粉进行混合，以硅酸钙作为载体负载铝粉，使其可以有效的分散在混合液中，随后使用表面活性剂对白土进行改性，通过球磨的方法进行物理活化，提高白土的活性，再使用活化后的白土对分散在混合液中的悬浮颗粒进行吸附，利用白土的吸附，将其颗粒进行固定，再与粉煤灰进行混合，并且通过聚乙烯醇进行包裹，避免了颗粒与水泥进行过早的接触，最后再添加糠醛作为添加剂进行增强补充；
（2）本发明的水泥基材料在开裂的时候，将表面包裹的聚乙烯醇进行撕裂你，接颗粒进行暴露，同时白土进行吸附空气中的水，增加颗粒表面的水的含量，在水的作用下，颗粒用的硅酸钙、铝粉、粉煤灰与水泥中的氢氧化钙进行反应形成胶体，对产生的裂缝进行填充，同时产生胶体的过程中释放出热量，促进糠醛的自聚合，进一步对裂缝进行填充，并且增加了裂口间的粘合强度，可以有效的缩短自愈合混凝土的自愈合时间，提高愈合能力。
具体实施方式
混合液的配制为将乙醇、松脂按质量比1:2～4在50～55℃下加热40min，即得混合液。
表面活性剂的选择为聚氧乙烯烷醇酰胺、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。
添加剂的选择为糠醛。
一种自愈合水泥基材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比1:3～5，将硅酸钙与铝粉以500r/min进行碾磨70min，在碾磨过程中使用氮气进行保护，收集碾磨物，将碾磨物、混合液按质量比1:4放入超声震荡器中进行超声震荡20min，收集震荡物，备用；
（2）将白土、表面活性剂及乙醇溶液按质量比4～6:1:3～5放入球磨机中，在加入白土质量5～6倍的直径为60mm的钢球，以600r/min进行球磨1h，在球磨过程中球磨机内的温度不大于40℃，收集球磨物，过滤，收集滤渣；
（3）按重量份数计，取80～90份1.2mol/L乙醇溶液、45～50份水、30～40份滤渣、22～27份步骤（1）备用的震荡物、18～23份粉煤灰、10～12份聚乙烯醇及7～9份添加剂，首先将乙醇溶液、滤渣进行搅拌混合，得搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水、粉煤灰及聚乙烯醇放入容器中，在95～98℃下加热35～40min，冷却至室温，在加入添加剂，混合，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒；
（5）将过筛颗粒与水泥按质量比1:20～30放入搅拌机中进行搅拌，收集搅拌物，即得自愈合水泥基材料。
混合液的配制为将乙醇、松脂按质量比1:2在50℃下加热40min，即得混合液。
表面活性剂的选择为聚氧乙烯烷醇酰胺。
添加剂的选择为糠醛。
一种自愈合水泥基材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比1:3，将硅酸钙与铝粉以500r/min进行碾磨70min，在碾磨过程中使用氮气进行保护，收集碾磨物，将碾磨物、混合液按质量比1:4放入超声震荡器中进行超声震荡20min，收集震荡物，备用；
（2）将白土、表面活性剂及乙醇溶液按质量比4:1:3放入球磨机中，在加入白土质量5倍的直径为60mm的钢球，以600r/min进行球磨1h，在球磨过程中球磨机内的温度不大于40℃，收集球磨物，过滤，收集滤渣；
（3）按重量份数计，取80份1.2mol/L乙醇溶液、45份水、30份滤渣、22份步骤（1）备用的震荡物、18份粉煤灰、10份聚乙烯醇及7份添加剂，首先将乙醇溶液、滤渣进行搅拌混合，得搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水、粉煤灰及聚乙烯醇放入容器中，在95℃下加热35min，冷却至室温，在加入添加剂，混合，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒；
（5）将过筛颗粒与水泥按质量比1:20放入搅拌机中进行搅拌，收集搅拌物，即得自愈合水泥基材料。
混合液的配制为将乙醇、松脂按质量比1:2在55℃下加热40min，即得混合液。
表面活性剂的选择为十二烷基苯磺酸钠。
添加剂的选择为糠醛。
一种自愈合水泥基材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比1:5，将硅酸钙与铝粉以500r/min进行碾磨70min，在碾磨过程中使用氮气进行保护，收集碾磨物，将碾磨物、混合液按质量比1:4放入超声震荡器中进行超声震荡20min，收集震荡物，备用；
（2）将白土、表面活性剂及乙醇溶液按质量比6:1:5放入球磨机中，在加入白土质量6倍的直径为60mm的钢球，以600r/min进行球磨1h，在球磨过程中球磨机内的温度不大于40℃，收集球磨物，过滤，收集滤渣；
（3）按重量份数计，取90份1.2mol/L乙醇溶液、50份水、40份滤渣、27份步骤（1）备用的震荡物、23份粉煤灰、12份聚乙烯醇及9份添加剂，首先将乙醇溶液、滤渣进行搅拌混合，得搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水、粉煤灰及聚乙烯醇放入容器中，在98℃下加热40min，冷却至室温，在加入添加剂，混合，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒；
（5）将过筛颗粒与水泥按质量比1:30放入搅拌机中进行搅拌，收集搅拌物，即得自愈合水泥基材料。
混合液的配制为将乙醇、松脂按质量比1:3在53℃下加热40min，即得混合液。
表面活性剂的选择为聚氧乙烯烷醇酰胺。
添加剂的选择为糠醛。
一种自愈合水泥基材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比1:4，将硅酸钙与铝粉以500r/min进行碾磨70min，在碾磨过程中使用氮气进行保护，收集碾磨物，将碾磨物、混合液按质量比1:4放入超声震荡器中进行超声震荡20min，收集震荡物，备用；
（2）将白土、表面活性剂及乙醇溶液按质量比5:1:4放入球磨机中，在加入白土质量5.5倍的直径为60mm的钢球，以600r/min进行球磨1h，在球磨过程中球磨机内的温度不大于40℃，收集球磨物，过滤，收集滤渣；
（3）按重量份数计，取85份1.2mol/L乙醇溶液、47.5份水、35份滤渣、24.5份步骤（1）备用的震荡物、20份粉煤灰、11份聚乙烯醇及8份添加剂，首先将乙醇溶液、滤渣进行搅拌混合，得搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水、粉煤灰及聚乙烯醇放入容器中，在97℃下加热3740min，冷却至室温，在加入添加剂，混合，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒；
（5）将过筛颗粒与水泥按质量比1:25放入搅拌机中进行搅拌，收集搅拌物，即得自愈合水泥基材料。
对比例：武汉市某公司生产的自愈合水泥基材料。
分别将实施例与对比例的自愈合水泥基材料置于标样室内养护3d后，在三点弯曲试验机上人工制造0.1~0.2mm裂缝，之后将开裂的试件在水中养护，观察记录裂缝7d和21d的自愈合情况，并计算出试件裂缝修复率，试验结果见表1。
表1：
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
7d修复率% 53 55 55 18~23
21d修复率% 100 100 100 56~60
综合上述，本发明的自愈合水泥基材料的自愈合速度明显优于市售产品，对试件的裂缝修复率高，值得推广使用。

Claims (4)

1.一种自愈合水泥基材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比1:3～5，将硅酸钙与铝粉进行碾磨，在碾磨过程中使用氮气进行保护，收集碾磨物，将碾磨物、混合液按质量比1:4放入超声震荡器中进行超声震荡，收集震荡物，备用；
（2）将白土、表面活性剂及乙醇溶液按质量比4～6:1:3～5放入球磨机中，在加入白土质量5～6倍的直径为60mm的钢球，以600r/min进行球磨，在球磨过程中球磨机内的温度不大于40℃，收集球磨物，过滤，收集滤渣；
（3）按重量份数计，取80～90份乙醇溶液、45～50份水、30～40份滤渣、22～27份步骤（1）备用的震荡物、18～23份粉煤灰、10～12份聚乙烯醇及7～9份添加剂，首先将乙醇溶液、滤渣进行搅拌混合，得搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物、水、粉煤灰及聚乙烯醇放入容器中，在95～98℃下加热，冷却至室温，在加入添加剂，混合，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，粉碎，过筛，收集过筛颗粒；
（5）将过筛颗粒与水泥按质量比1:20～30放入搅拌机中进行搅拌，收集搅拌物，即得自愈合水泥基材料。
2.根据权利要求1所述自愈合水泥基材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中混合液为将乙醇、松脂按质量比1:2～4在50～55℃下加热，即得混合液。
3.根据权利要求1所述自愈合水泥基材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中表面活性剂为聚氧乙烯烷醇酰胺、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。
4.根据权利要求1所述自愈合水泥基材料的制备方法，其特征在于，所述添加剂为糠醛。
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